CIFRE - Développement de DHBT GaInP/GaAsSb et InP/GaAsSb DHBTs sur GaAs (F/H)

Les transistors bipolaires à hétérojonction (HBT) sur substrat GaAs, utilisés aujourd’hui dans les amplificateurs de puissance des téléphones mobiles à des fréquences de quelques GHz, ont un gain limité aux fréquences plus élevés, notamment dans la bande 6G FR3 (7-24GHz). Les transistors bipolaires à double hétérojonction (DHBT) GaAsSb sur substrat InP représentent aujourd’hui l’état de l’art des performances en fréquence, avec une fréquence maximale d’oscillation f_MAX > 1 THz, leur permettant d’adresser des applications hautes-fréquences, ainsi que les communications optiques rapides. L’utilisation d’un substrat d’InP, qui est un matériau fragile, rare et donc cher, est cependant un inconvénient de ces transistors. Cette thèse se propose d’investiguer le potentiel de DHBTs pseudomorphiques GaInP/GaAsSb sur substrat GaAs ainsi que de DHBTs métamorphiques InP/GaAsSb sur substrat GaAs.

A propos de vos missions

• DHBTs pseumorphiques GaInP/GaAsSb/GaAs.
  • Commencer par une cartographie de l’espace des paramètres composition GaAsSb en fonction de l’épaisseur pour la croissance pseudomorphique (la littérature donne des premières indications).
  • Identifier les empilements de couches réalisables par épitaxie.
  • Fabriquer des DHBTs les plus performants possibles en adaptant le procédé de fabrication du DHBT GaAsSb/InP existant et en réduisant autant que possible les dimensions.
• DHBTs métamorphiques InP/GaAsSb/GaAs
  • Transférer le procédé  DHBT InP/GaAsSb développé à l’ETH Zürich vers une plateforme métamorphique avec des bases et collecteurs minces et des géométries réduites. 
  • Evaluation de l’effet des dislocations résiduelles sur le rendement des dispositifs.
  • Evaluation de l’impact du buffer métamorphique et de sa conductivité thermique sur les performances RF et comparaison avec la filière native sur InP.

A propos de vous

• Vous disposez d’un diplôme d’ingénieur ou Master 2 
• Vous maitrisez la physique des matériaux et composants semi-conducteurs et avez une très bonne connaissance des procédés de fabrication associés.
• Idéalement vous avez des connaissances dans les transistors bipolaires à hétérojonction.
• Vous avez un niveau minimum B2 en anglais.
• Vous êtes rigoureux, dynamique, motivé, ainsi qu’une très bonne capacité d’analyse pour résoudre les problèmes et une capacité à synthétiser des travaux scientifiques.
• Vous aimez travailler en équipe.

English version:

Heterojunction bipolar transistors (HBTs) on GaAs substrates, used today in mobile phone power amplifiers at frequencies of a few GHz, have limited gain at higher frequencies, particularly in the 6G FR3 band (7–24 GHz). Gallium arsenide antimonide (GaAsSb) double-heterojunction bipolar transistors (DHBTs) on InP substrates currently represent the state of the art in frequency performance, with a maximum oscillation frequency f_MAX > 1 THz, enabling them to address high-frequency applications as well as high-speed optical communications. However, the use of an InP substrate, which is a fragile, scarce and therefore expensive material, is a drawback of these transistors. This thesis aims to investigate the potential of pseudomorphic GaInP/GaAsSb DHBTs on GaAs substrates, as well as metamorphic InP/GaAsSb DHBTs on GaAs substrates.

About your missions

• Pseudomorphic GaInP/GaAsSb/GaAs DHBTs.
  • Start with a mapping of the GaAsSb composition parameter space as a function of thickness for pseudomorphic growth (the literature provides initial guidance).
  • Identify layer stacks that can be achieved by epitaxy.
  • Fabricate DHBTs with the highest possible performance by adapting the existing GaAsSb/InP DHBT fabrication process and reducing the dimensions as much as possible.
• Metamorphic InP/GaAsSb/GaAs DHBTs.
  • Transfer the InP/GaAsSb DHBT process developed at ETH Zurich to a metamorphic platform with thin bases and collectors and fine geometries.
  • Evaluate the effect of residual dislocations on device yield.
  • Assess the impact of the metamorphic buffer and its thermal conductivity on RF performance and compare it with the native InP-based technology.

About you

• You hold an engineering degree or a Master’s degree (Master 2).
• You have a strong command of semiconductor material and device physics and very good knowledge of the associated fabrication processes.
• Ideally, you have knowledge of heterojunction bipolar transistors.
• You have at least a B2 level in English.
• You are rigorous, dynamic, motivated, with strong analytical skills to solve problems and the ability to synthesize scientific work.
• You enjoy working in a team.